Приєднуйся

БДМУ в FacebookБДМУ на TwitterБДМУ на YouTube Пдписатись на Новини

Дні народження

6 вересня
Давидова Т.Ф.
Скиданюк Г.Ф.
Шутак Т.В.

8 вересня
Кодіца М.Г.
Томашевська А.Ю.

9 вересня
Власова К.В.
Романюк В.С.

10 вересня
Гудзь Н.А.
Житар О.Ф.
Кармаліта С.О.

11 вересня
Гараздюк І.В.
Кіселиця Г.Г.

12 вересня
Шинкура Л.М.

14 вересня
Боштан С.В.
Верховецька Л.Г.
Гресько М.М.
Залявська О.В.
Мелінті Г.І.
Плегуца О.М.
Скрипник Л.П.
Яринич Ю.М.

15 вересня
Боднарюк О.І.
Роговий Ю.Є.
Юленков М.В.

16 вересня
Луптовіч К.К.
Хитик В.І.
Швигар Л.В.

17 вересня
Бенделик А.Я.
Будаєв Ю.В.
Булик Т.С.
Козловська І.М.
Плешко Т.В.

18 вересня
Бірюкова Т.В.
Мислицький В.Ф.
Чорна С.П.

20 вересня
Задорожний О.Д.
Маринчина М.А.
Ткачук М.П.

21 вересня
Васильєв В.В.
Ткачук О.В.

Вплив високоенергетичного та іонізуючого випромінювання на організм людини

Вівторок, 26 квітня 2016 10:52
Вплив високоенергетичного та іонізуючого випромінювання на організм людини

Слово radiatio у перекладі з латинської - радіація,

означає сяйво, блиск і, формально, це довільне випромінювання. Однак історично склалося так, що цей термін відносять до більш конкретного виду випромінювань - іонізуючих.

Іонізуюче випромінювання - в найзагальнішому сенсі - це різні види мікрочастинок і фізичних полів, взаємодія яких із середовищем здатна іонізувати та збуджувати атоми і молекули.

Радіоактивність та іонізуюче випромінювання, яке її супроводжує існували на Землі задовго до зародження життя і були присутні в космосі ще до виникнення самої Землі.

Опромінення від природних джерел радіації зазнає кожний житель Землі. Опромінення поділяється на два види: зовнішнє, яке виникає тоді, коли радіонукліди знаходяться поза організмом і опромінюють його зовні, внутрішнє - при потраплянні радіонуклідів із повітрям, їжею чи водою всередину організму.

Радіоактивні елементи в природі містяться, головним чином, в уранових рудах, у гранітах, і рідко утворюють великі родовища.

До природних джерел іонізуючого випромінювання належить також космічне випромінювання, існування якого встановив у 1912 році австрійський фізик В. Гес. Космічне випромінювання поділяють на первинне і вторинне. Первинне галактичне космічне випромінювання складається, в основному, з протонів високої енергії (≈ 90%) та α – частинок (≈ 9%). Ці частинки мають великі швидкості та великі енергії. Попадаючи в земну атмосферу, частинки первинного космічного випромінювання іонізують повітря, втрачають енергію і перетворюються в частинки вторинного космічного випромінювання. На рівні моря космічне випромінювання складається, в основному, з електронів високої енергії, фотонів, π – мезонів, а також протонів і нейтронів. Інтенсивність космічного випромінювання змінюється з географічною широтою і з висотою над рівнем моря. Космічні частинки захоплюються магнітним полем Землі й утворюють радіаційні пояси протяжністю 1,2 – 8 земних радіусів від екватора. Внутрішній пояс знаходиться між 30 і 60 градусами на північ і південь від екватора, а зовнішній – у більш низьких широтах. Іонізація повітря внаслідок космічної дії випромінювання на висоті 9 км у 10 разів більша, ніж на рівні моря.

Природне радіоактивне випромінювання Землі разом із космічним випромінюванням утворюють природний радіоактивний фон.

Опроміненню від природних джерел радіації піддаються всі жителі Землі, при цьому одні з них одержують більші дози, ніж інші, в залежності від місця проживання. Рівень радіації в деяких місцях земної кулі, де залягають радіоактивні породи, виявляється значно вищим середнього, в інших місцях - відповідно, нижчим. Доза опромінення залежить також від способу життя людей. Застосування різних будівельних матеріалів, використання газу для приготування їжі, використання відкритих вугільних жаровень, герметичності приміщень і, навіть, польотів на літаках - все це збільшує рівень опромінення за рахунок природних джерел радіації.

У місцях проживання основної маси населення концентрації радіонуклідів у земній корі приблизно одного порядку. Але є й такі місця, де рівні земної радіації набагато вищі. Так, неподалік від міста Посус-ді-Калдас у Бразилії, розташованого в 200 км на північ від Сан-Паулу, є височина, де рівень радіації у 800 разів перевершує середній. В Ірані, в районі міста Рамсер, де б'ють підземні джерела, багаті радієм, зареєстровані рівні радіації, що перевищують середні в 1300 разів. Відомі й інші місця на земній кулі з високим рівнем радіації, наприклад, в Індії, Франції, Нігерії, на Мадагаскарі.

Серед радіонуклідів земного походження, що відіграють значну роль у внутрішньому опроміненні людини, важливе місце належить ізотопам 40К, 87Rb. У ґрунті містяться в значній кількості ізотопи 14С і 3Н (тритій), які утворюються в атмосфері з азоту під дією космічного випромінювання. Ізотопи 14С засвоюються рослинами при фотосинтезі.

У тканинах рослинного і тваринного походження вміст 40К – соті долі від загальної ваги, а в попелі – вміст до 60%. Доросла людина потребує для нормальної життєдіяльності 2-3 мг калію на 1 кг ваги на добу. Основні постачальники калію – буряк, картопля, соняшник. Радіоактивний рубідій 87Rв, головним чином, міститься у винограді, характеризується малою енергією розпаду. В 1 л виноградного соку міститься 1 мг Rв.

Морські риби і молюски концентрують у собі ізотопи 210Рв і 210Ро. Ці ж ізотопи нагромаджуються в лишайниках, якими харчуються північні олені. Тому в їх м’ясі також містяться ізотопи 210Рв, 210Ро в досить високій концентрації.

Найбільш вагомим з усіх природних джерел радіації є невидимий, без запаху і смаку важкий газ радон (у 7,5 разів важчий за повітря). Радон виділяється із земної кори скрізь, може концентруватися в повітрі всередині приміщень, якщо вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища. Джерелами надходження радону в житлові приміщення також є вода і природний газ. Радон використовується для лікувальних цілей (радонові джерела).

Природний радіоактивний фон значно впливає на живі організми. Експерименти, проведені з лабораторними тваринами, рослинами та мікроорганізмами, що тривалий час перебували в умовах зниженого в кілька разів радіаційного фону, показали тісний зв'язок процесів життєдіяльності та впливу на них іонізуючого випромінювання. Сповільнювався ріст тварин, вони втрачали у вазі, ставали менш активними і менш кмітливими. Відзначалися ознаки анемії і вираженого імунодефіциту, що супроводжувався розвитком інфекційних процесів і злоякісних пухлин. Морфологічно в їх тканинах виявлялися атрофічні зміни, аналогічні прискореному старінню. Тривалість життя скорочувалася.

Комплекс подібних ознак отримав назву синдрому дефіциту опромінення. У його основі лежить пригнічення процесів клітинної проліферації. Радіоактивний фон, таким чином, є стимулятором поділу клітин, і, отже, процесів росту, оновлення та відновлення тканин, одним з механізмів підтримки структурного гомеостазу.

У ХХ столітті людина створила декілька сотень штучних радіонуклідів і навчилася використовувати енергію атома в різних цілях: у медицині й для створення атомної зброї, для виробництва енергії й виявлення пожеж, для пошуку корисних копалин та ін. Це призводить до збільшення дози опромінення як окремих людей, так і населення Землі загалом. Індивідуальні дози, одержувані різними людьми від штучних джерел радіації, сильно різняться. У більшості випадків ці дози досить невеликі, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел виявляється у багато тисяч разів інтенсивнішим, ніж за рахунок природних.

Зокрема, зараз у всьому світі працює приблизно 400 атомних електростанцій, які забезпечують близько 17% електроенергії, що виробляється на Землі. В Україні працюючі енергоблоки АЕС виробляють 25% електроенергії. У комплексі складних питань із захисту навколишнього середовища і населення Землі велику суспільну значимість мають проблеми безпеки АЕС. Загальновизнано, що АЕС при їхній нормальній експлуатації є "чистішими" в екологічному відношенні, ніж теплові електростанції. Однак ймовірність аварій на АЕС та проблема захоронення ядерних відходів створює серйозні екологічні проблеми. Найбільша ядерна аварія за всю історію людства сталася в ніч з 25 на 26 квітня 1986 року. На четвертому блоці Чорнобильської АЕС частково була зруйнована активна зона реактора. Внаслідок аварії населення Чорнобиля відчуло на собі опромінення в 90 разів більше, ніж створене бомбою, що впала на Хіросіму. Загальна площа забруднення становила 160 тис кв. км. Ця аварія серйозно вплинула на здоров'я людей. Проте визначення того, яка частина захворювань з'явилася наслідком аварії — вельми складне завдання для медицини і статистики.

У даний час основний внесок у дозу, одержувану людиною від техногенних джерел радіації, вносять медичні процедури і методи лікування, пов'язані із застосуванням радіоактивності.

Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною відбувається в 2 етапи:

1. Фізичний етап: іонізуюче випромінювання передає енергію атомам і молекулам середовища (також клітинам і тканинам організмів), викликає їх іонізацію і збудження.

2. Хімічний етап: це етап променевого ураження клітин, внаслідок чого в них відбуваються хімічні зміни, тобто виникають радіаційні пошкодження.

Ураження клітин виникають внаслідок пошкоджень молекул білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, які знаходяться у водній фазі.

Оскільки молекул води набагато більше, ніж розчинених у ній молекул, то радіаційні пошкодження біологічних молекул, в основному, зумовлені їх взаємодією з продуктами радіолізу води.

У клітині організму при опроміненні відбуваються процеси значно складніші, ніж при опроміненні води, оскільки поглинаючою речовиною є великі органічні молекули, які пошкоджуються прямою дією іонізуючого випромінювання або продуктами радіолізу води.

Органічні радикали, які при цьому утворюються, також мають неспарені електрони і тому є сильно реакційноздатними. Маючи велику енергію вони можуть розривати хімічні зв’язки в життєво важливих макромолекулах, що й відбувається в проміжку між утворенням іонних пар і формуванням кінцевих хімічних продуктів.

При великих дозах опромінення відбувається гостре ураження організму людини. Багаторічний досвід дозволив медичним працівникам отримати багато інформації щодо реакції тканин і органів людини на опромінювання. Ця реакція неоднакова, причому розходження дуже великі. Величина дози визначає важкість ураження організму і залежить від того, отримує її організм відразу або в кілька прийомів. Більшість органів встигає в тій чи іншій мірі «залікувати» радіаційні пошкодження і тому краще переносить серію дрібних доз, ніж ту саму сумарну дозу опромінення, отриману за один прийом.

Пошкодження клітини неоднакові в різні фази її клітинного циклу.

Радіобіологічні ефекти можуть проявлятися як безпосередньо після опромінення, так і через деякий проміжок часу: місяці, роки і, навіть, покоління.

Виходячи з викладеного може скластися уявлення про те, що радіобіологічна дія носить, в основному, непрямий характер і зумовлена, головним чином, радикальними продуктами радіолізу води.

Проте в рамках цих уявлень важко дати відповідь на таке важливе запитання: чому в небіологічних системах при поглинанні ними дози випромінювання, летальної для людини (~5 Гр), хімічні перетворення настільки малі, що їх важко виявити?

Відповідь на це питання дає теорія про домінуючу роль підвищення кислотності водного розчину вздовж треку (шляху) зарядженої частинки.

Природно допустити, що локальні підвищення кислотності в треках іонізуючих частинок (на декілька порядків вище значень, нормальних для води в живому організмі) руйнують мембрани лізосом. Для руйнування лізосомних мембран потрібна дуже мала енергія. Ефект від безпосереднього пошкодження мембрани, викликаний дією продуктів радіолізу води, багатократно підсилюється, оскільки клітина набуває потужних власних засобів саморуйнування у вигляді ензимів, які розщеплюють життєво важливі макромолекули: білки, ліпіди і нуклеїнові кислоти.

Матеріал підготували: Володимир Федів, Орися Микитюк, Олена Олар, кафедра біологічної фізики та медичної інформатики

Прочитано 670 разів